Урок 3: Программирование роботов

Алгоритмы управления, сенсоры и симуляция робота-уборщика
Урок 3 из 3

1. Как «думает» робот

Робот — это система, которая воспринимает окружающую среду через датчики, обрабатывает информацию по алгоритму и выполняет действия через актуаторы (моторы, серво).

Цикл управления роботом

Датчики
→
Микроконтроллер
→
Актуаторы

Типы управления

ТипОписаниеПример
ПороговыйЕсли значение > порога — действиеЕсли расстояние < 20 см — остановиться
ПИД-регуляторПропорционально + интегрально + дифференциальноУдержание линии, стабилизация
Finite State MachineРобот переходит между состояниямиЕхать → Искать → Убирать → Возвращаться
РеактивныйНет карты, реакция на сенсоры в реальном времениRoomba: ехать → столкнулся → развернуться

2. Датчики робота-уборщика

Современный робот-пылесос (Roomba, Roborock) использует 5+ типов датчиков одновременно для навигации по комнате.
ДатчикПринципЗадача
Ультразвуковой (HC-SR04)Эхо ультразвукаОбнаружение крупных препятствий
Инфракрасный (IR)Отражение ИК-лучаДатчик линии, обнаружение края ступеньки
Толкания (Bumper)МикровыключательКонтактное столкновение
Гироскоп / акселерометр (IMU)Инерциальная ориентацияОтслеживание поворотов и ускорений
Камера / LiDARЗахват изображения / лазерПостроение карты (SLAM)
Датчик батареиНапряжениеВремя вернуться на зарядку

4. Симулятор: Робот-уборщик

Стена
Стол / прилавок
Робот
Бумага
Пластик
Органика
Стекло
Убрано
База
Добавить мусор (кликните на карту):
Arduino код: Dijkstra

                

            

            

                

                    
Управление

                    

                        
                        
                        
                    

                    

                        
                        
                    

                    

                        
                        
                    

                

                

                    
Настройки робота

                    

                        // Параметры робота

                        const speed = ;

                        const sensorRange = ;

                        const collectRadius = ;

                        const baseCapacity = ;

                        const avoidSensitivity = ;

                        const turnSpeed = ;

                        const trashNearObstacles = false;
                    

                    

                        База:
                        

                        0/8
                    

                

                

                    
Датчики

                    

                        
Передний
∞

                        
Левый
∞

                        
Правый
∞

                        
Задний
∞

                        
Толкание
Нет

                        
Линия (IR)
Нет

                    

                

                

                    
Статистика

                    

                        
Время
0:00

                        
Расстояние
0 м

                        
Столкновения
0

                        
Повороты
0

                    

                    

                        

                            Мусор собран
                            0/0 (0%)
                        

                        

                    

                

                

                    
Текущий алгоритм

                    

                        Дейкстра: робот находит ближайший мусор, строит кратчайший путь по карте и едет к цели.
                    

                    

                        

                    

                

            

        

        

            
        

        

            

        

    


    

        
5. Итоги курса

        

            Поздравляем! Вы завершили курс «Основы робототехники»!
        

        
Что вы изучили:

        

            
УрокТемаКлючевые навыки

            
1АлгоритмыСпособы записи, типы, сортировка, BFS-навигация

            
2Механика и схемотехникаШестерни, закон Ома, Arduino, сервопривод

            
3Программирование роботовДатчики, FSM, ПИД, алгоритмы уборки, SLAM

        

        

            Дальнейшие шаги: Попробуйте собрать реального робота на Arduino! Начните с простого робота-следователя линии, затем добавьте ультразвуковой датчик для обхода препятствий.
        

    







    

        
📚 Другие уроки

        

            
                
Урок 1

                
Алгоритмы в робототехнике

            
            
                
Урок 2

                
Механика и схемотехника

            
            
                
Песочница

                
Попробуйте написать код